开炼机调距装置监控系统的研究

论文摘要

开炼机是在橡胶、塑料等行业广泛使用的一种机械设备,它主要用作天然橡胶塑炼、生胶与配合剂混炼,或用作胶料热炼。开炼机主要由机座、机架、辊筒、传动系统、辊距调节装置、安全制动装置、电动机、减速机等组成。其中,辊距调节装置发挥着重要作用,它的自动化控制程度的高低对开炼机性能有很大影响。本文针对现有国内开炼机辊距调节装置控制系统的不足,提出了基于单片机的数字控制系统方案。通过对开炼机辊筒液压调距系统的实际工作过程分析,本文研制的数字控制系统包括数据采集单元和主控单元系统两部分。数据采集单元完成信号的采集和通信;主控单元进行系统运行控制、状态监控、参数设定等工作。整个系统是基于CAN总线架构,满足各种通信要求。整个系统采用Motorola公司出品的MC9S12系列单片机作为核心控制单元,其片上资源丰富,抗干扰能力强。在硬件上采取了独立电源、光电隔离、屏蔽外壳等措施加强系统的抗干扰性能:软件上采用了嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ,实时性强,设计简单。在控制方法上,采用数字增量式PID控制方法,并取得了良好的控制效果。上位机程序采用Visual Basic语言编写,能够对节点进行参数设定,并可以绘制实时的控制曲线。经实验调试验证,该监控系统整体设计合理,结构简单,成本低廉,控制灵活,性能可靠,人机交互界面友好,提高了工作效率和准确度,满足现实生产需要,有很好的应用和推广价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 课题的主要研究内容
• 2 系统总体设计方案分析
• 2.1 液压调距装置简介
• 2.2 系统解决方案的选择
• 2.3 液压系统
• 2.4 电液数字阀
• 2.5 基于CAN总线的总体架构
• 2.6 数据采集单元总体方案
• 2.7 主控单元总体方案
• 2.8 远程PC机软件
• 3 数据采集单元的研制
• 3.1 微控制器芯片的选择
• 3.1.1 MC9S12DG128的结构
• 3.1.2 MC9S12DG128的功能特点
• 3.1.3 MC9S12系列微控制器的MSCAN模块介绍
• 3.2 前向通道
• 3.2.1 压力变送器
• 3.2.2 位移变送器
• 3.3 后向通道
• 3.4 通信通道
• 3.4.1 CAN收发器82C250
• 3.4.2 与CAN收发器的接口设计
• 3.5 数据采集单元的电源规划
• 4 主控单元的研制
• 4.1 MC9S12DG256微控制器及相关电路
• 4.1.1 MC9S12DG256的PWM模块介绍
• 4.1.2 实时时钟功能电路
• 4.2 前向通道
• 4.3 人机接口
• 4.3.1 LCD显示接口电路
• 4.3.2 键盘接口电路
• 4.3.3 系统报警输出接口
• 4.3.4 工作指示发光电路
• 4.4 后向通道
• 4.4.1 开关量控制信号输出接口
• 4.4.2 PWM控制信号输出接口
• 4.5 通信通道
• 4.5.1 RS485串行通信接口
• 4.5.2 CAN通信接口
• 4.6 主控单元电源规划
• 5 软件设计
• 5.1 软件设计概述
• 5.2 数据采集单元的软件结构
• 5.2.1 uC/OS-II嵌入式实时操作系统
• 5.2.2 uC/OS-II在MC9S微控制器上的移植
• 5.2.3 软件系统任务划分及管理
• 5.3 主控单元软件设计
• 5.3.1 PID控制算法
• 5.3.2 PWM软件设计
• 6 总线通信
• 6.1 RS-485总线通信
• 6.2 CAN总线通信
• 6.3 上位机软件设计
• 7 实验调试及抗干扰设计
• 7.1 实验调试
• 7.1.1 单片机仿真调试接口
• 7.1.2 仿真调试
• 7.1.3 功能模块调试
• 7.1.4 实验室整体模拟调试
• 7.2 抗干扰技术
• 7.2.1 硬件抗干扰设计
• 7.2.2 软件抗干扰设计
• 结论
• 参考文献
• 附录A 主控单元电路原理图（一）
• 附录B 主控单元电路原理图（二）
• 附录C 主控单元电路原理图（三）
• 附录D 数据采集单元电路原理图（一）
• 附录E 数据采集单元电路原理图（二）
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢